PRACE PROJEKTOWE

Temat:   "OBLICZANIE KRÓTKIEGO OBWODU DWUFAZOWEGO"

Cel pracy: Wykształcenie umiejętności obliczania zwarć w obwodach elektrycznych.

Numer opcji 2.

Zadanie numer 1.Rysunek 1 pokazuje schemat dwufazowy zwarcie. Zidentyfikuj:

1. Impedancja bezpośredniej sekwencji dwóch faz (2Zφ);

2. Prąd zwarciowy (Iк);

3. Faza EMF (EA).

Ponieważ napięcie dla zwarcia dwufazowego nie zawiera składowych zerowej sekwencji w żadnym punkcie sieci, musi być spełniony następujący warunek:

3Uo = UAK + UBK + UCK = 0, z UA = EA

Ryc. 1. Dwufazowy obwód zwarciowy

Dane początkowe:   Z = 25 Ohm; ZС = 15 omów; EBU = 90 V; UVK = 100 V.

Postęp:

Rysunek 1 pokazuje metaliczne zwarcie między fazami W   i C   LEP. W ramach akcji pomiędzy faza emf EMU   (Rys. 1) występują prądy zwarciowe JaVk   iJaSk.

Ich wartości określa wzór:

JaDo(2) = EMU /2 ZF, (1)

gdzie 2 ZF   - impedancja bezpośredniej sekwencji dwóch faz.

Impedancja bezpośredniej sekwencji 2 ZF   jest określony przez formułę:

2 ZF= ZW+ ZC, (2)

gdzie ZW, ZC   - impedancja odpowiednio faz B i C.

1.   Zgodnie ze wzorem (2), określamy impedancję bezpośredniej sekwencji dwóch faz (2Zφ):

2 ZF= 25 Ohm + 15 Ohm = 40 Ohm.

2.   Korzystając z wzoru (1), określamy prąd zwarcia dwufazowego:

JaDo(2) = 90 V / 40 Ω = 2,25 A.

Prądy w błędnych fazach są równe pod względem wartości, ale są przeciwne w fazie, a prąd w nieuszkodzonej fazie wynosi zero (gdy obciążenie nie jest brane pod uwagę): JaVk= JaSk, IA = 0.

Prąd zerowy (NP) z dwufazowym błędem jest nieobecny, ponieważ suma prądów trzech faz Ja A+ Ja B+ Ja C= 0 .

Napięcie nieuszkodzonej fazy A   jest taki sam w dowolnym punkcie sieci i jest równy fazie emf: U A= E A. Ponieważ napięcie międzyfazowe przy metalicznym zwarciu w punkcie zwarcia U BCdo= U Bdo – U Cdo   = 0, a następnie U Bdo = U Cdo,

to znaczy, napięcia fazowe uszkodzonych faz w miejscu uszkodzenia są równe w wartości bezwzględnej i pokrywają się w fazie.

Ponieważ napięcia fazowe dla zwarcia dwufazowego nie zawierają składników NP, w każdym punkcie sieci musi być spełniony następujący warunek:

Biorąc pod uwagę, że w miejscu usterek U BK= U CK   i U AK= E A, znajdziemy

(3)

W konsekwencji, w miejscu zwarcia napięcie każdej uszkodzonej fazy jest równe połowie napięcia nieuszkodzonej fazy i przeciwnie do niej w znaku.

3. Ze wzoru (3) ustalamy fazę pola elektromagnetycznego fazy nieuszkodzonej (EA):

EA =–   UBK / 2.

EA =– 100 V /2 = – 50 V.

Zwarcie dwufazowe ma dwie cechy:

1) wektory prądów i napięć tworzą asymetryczny, ale zrównoważony układ, który wskazuje na brak elementów NP. Obecność niewyważenia wskazuje, że prądy i napięcia mają ujemne składowe sekwencji (OD) wraz z linią prostą;

2) napięcia fazowe, nawet w miejscu zwarcia znacznie większy od zera tylko jednej fazy do fazy napięcia zmniejsza się do zera, a dwie inne wartości 1,5 UF. Dlatego dwufazowe zwarcie jest mniej niebezpieczne dla stabilności EPS i odbiorników energii elektrycznej niż trójfazowy.

Zadanie numer 2.

	Narysuj schemat podłączenia transformatora napięciowego do gwiazdy. Wyjaśnij działanie tego schematu.

Zgodnie z GOST 11677-75 początek i koniec uzwojenia pierwotnego i wtórnego transformatorów są określone w określonej kolejności. Uzwojenie transformatorów jednofazowych oznaczono literami A, a, a końce znakami X, x. Duże litery odnoszą się do wyższych uzwojeń, a małe do uzwojeń o niższym napięciu. Jeżeli w transformatorze oprócz pierwotnego i wtórnego znajduje się również trzecie uzwojenie z napięciem pośrednim, to jego początek oznaczony jest jako Am, a koniec to Xm.

W transformatorach trójfazowych końce i końce uzwojeń oznaczają: A, B, C; X, Y, Z - wyższe napięcie; Am, Bm, Cm; Xm, Ym, Zm - średni stres; a, b, c; x, y, z - niższe napięcie. Transformator trójfazowy z gwiazdą w fazie, innym niż na początku nawijania często wyprowadzane i obojętny, tj. E. wspólne miejsce połączenia końcówki uzwojenia. Jest oznaczony przez О, Оm i о. Rysunek 1, a, b pokazuje schematy połączeń uzwojeń w gwiazdę i trójkąt, jak pokazano dla transformatorów trójfazowych.

DIV_ADBLOCK258 "\u003e

a - emf E1 i E2 pokrywają się w fazie; b - emfs E1 i E2 są przesunięte fazowo o 180 °; 1 - obrót uzwojenia pierwotnego; 2 - obrót uzwojenie wtórne

Rysunek 2 - Kątowe przemieszczenie wektorów siły elektromotoryczne   w zależności od końca uzwojenia

Załóżmy teraz, że zmieniliśmy oznaczenia początku i końca cewki w uzwojeniu wtórnym (rysunek 2, b). Brak zmiany w fizycznej EMF procesowego wytyczne nie dzieje, ale w stosunku do końców kierunku cewki EMF jest odwrotna, to znaczy, że nie jest skierowany od początku do końca, i vice versa - .. Do końca (X) do góry (a). Ponieważ nic się nie zmieniło w cewce 1, musimy założyć, że emfs E1 i E2 są przesunięte fazowo o 180 °. Zatem prosta zmiana oznaczeń końców jest równoważna kątowemu przesunięciu wektora emf w uzwojeniu o 180 °.

Kierunek emf może się jednak zmienić również w przypadku identycznego położenia początków i końców uzwojenia pierwotnego i wtórnego. Faktem jest, że uzwojenia transformatora mogą być wykonywane przez prawą i lewą stronę. Uzwojenie nazywa się prawidłowo, jeżeli jego uzwojenia są zgodne z ruchem wskazówek zegara w uzwojeniu, tj. Układane są na prawej linii śrubowej (Figura 3, górne uzwojenie). Uzwojenie jest nazywane lewym, jeżeli jego uzwojenia są umieszczone przeciwnie do ruchu wskazówek zegara podczas nawijania, to znaczy są układane wzdłuż lewej linii śrubowej (rysunek 3, dolne uzwojenie).

Rysunek 3 - Kątowe przesunięcie wektorów EMF w zależności od kierunku nawijania uzwojeń

Jak można zobaczyć na rysunku, oba uzwojenia mają takie same oznaczenia końców. Z uwagi na to, że zwoje są przebijane przez ten sam przepływ, w każdym obrocie kierunek działania siły elektromagnetycznej będzie taki sam. Jednakże, ze względu na inny kierunek nawijania całkowitej siły elektromotorycznej szeregowo połączonych cewek w każdej cewki jest inna w pierwotnym elektromotorycznej siły skierowanej od początku do końca A, X i wtórne - x od końca do początku. Tak więc, nawet z tą samą nazwą końców, emf uzwojenia pierwotnego i wtórnego można przesunąć o kąt 180 °.

W transformatorze jednofazowym wektory uzwojenia emf mogą się pokrywać lub być skierowane przeciwnie (ryc. 4, a, b). Jeśli taki transformator działa sam, dla konsumentów nie ma znaczenia, w jaki sposób emf jest kierowany w swoich uzwojeniach. Ale jeśli trzy transformatory jednofazowe współpracują ze sobą na linii prąd trójfazowy, dla prawidłowego działania konieczne jest, aby w każdym z nich były skierowane wektory emf lub jak pokazano na Rys. 4a, lub jak pokazano na Rys. 4b., b.

a, b - jednofazowe; in - trójfazowy

W tym samym stopniu dotyczy to każdego transformatora trójfazowego. Jeżeli w uzwojeniach pierwotnych emf we wszystkich fazach ma ten sam kierunek, wówczas w uzwojeniach wtórnych kierunek siły elektromotorycznej musi być koniecznie taki sam (rysunek 4, c). Oczywiście w uzwojeniach wtórnych kierunek nawijania i oznaczenie końców muszą być takie same.

Jeśli uzwojenie zostanie omyłkowo nawinięte z innym kierunkiem nawijania, lub jeśli końce zostaną podłączone niepoprawnie, napięcie odbierane przez odbiorniki gwałtownie spada, a normalne działanie zostaje zakłócone. Szczególnie niesprzyjające warunki powstają, gdy kilka transformatorów pracuje jednocześnie z jednej sieci, w której przesunięcia fazowe między liniowymi emfami są różne. Aby uniknąć zakłóceń w pracy odbiorników, konieczne jest posiadanie transformatorów o określonych kątowych przesunięciach wektorów elektromotorycznych uzwojeń.

Kierunki wektorów emf i kątowe przesunięcia między nimi zwykle charakteryzują się grupami połączeń uzwojeń. W praktyce przemieszczenie kątowe wektorów emf uzwojenia niskiego i średniego napięcia w odniesieniu do wektorów przeznaczonych HV SEM uzwojenia ilość, która po pomnożeniu przez 30 °, kąt daje wektory opóźnienia. Ta liczba nazywa się grupą uzwojenia transformatora.

W ten sposób otrzymuje się związek z grupy 0 (Figura 4A) na przypadek wektory EMF uzwojeń w kierunku przemieszczenia kątowego (0 °). Kątowe przesunięcie o 180 ° (ryc. 4, b) odpowiada grupie 6 (30 x 6 = 180 °). Jak widzieliśmy, w uzwojeniach transformatorów jednofazowych mogą występować tylko takie przesunięcia kątowe, więc możliwe są tylko 0 i 6 grup związków. Połączenia uzwojenia transformatorów jednofazowych dla zwięzłości to I / I-0 i I / I-6.

Trójfazowych uzwojeń transformatora może być połączone w gwiazdę lub trójkąt 12 może być wykonana z różnych grup wektorów liniowych SEM przesunięcia fazowego w zakresie od 0 do 360 ° do 30 °. Spośród dwunastu możliwych grup związków w Rosji, dwie grupy są znormalizowane: 11 i 0 z przesunięciami fazowymi 330 i 0 °.

Rozważmy na przykład schematy połączeń Y / Y i Y / Δ (rysunek 5, a, b). Uzwojenia umiejscowione na jednym pręcie reprezentujemy jeden pod drugim; Uzwojenie wszystkich uzwojeń (pierwotne i wtórne) będzie takie samo; kierunki emf fazy są pokazane strzałkami.

Figura 5 - Przygotowanie grupy związków trójnika - gwiazda (a) schemat konstruowania wektora siły elektromotorycznej w uzwojeniu pierwotnym (figura 5a), tak, że w fazie EFW wektora C jest pozioma. Łącząc końce wektorów A i B, otrzymujemy wektor liniowego emf EAB (AB). Tworzymy schemat wektorowy emf uzwojenia wtórnego. Ponieważ kierunek siły elektromotorycznej pierwotnego i wtórnego uzwojenia są takie same, EMF wektorów fazowego uzwojenia wtórnego konstruowania wektorów równolegle do odpowiedniego uzwojenia pierwotnego. Przez połączenie punktów A i B i dołączyć wektor EAB (AB) do punktu A, widzimy, że odchylenie kątowe pomiędzy liniowego pierwszorzędowego SEM i uzwojenie wtórne jest równe 0. Tak więc, w pierwszym przykładzie, zespół uzwojeń 0. Związek ten oznaczono jako: y / in -0 , że "gwiazda z wydedukowanym neutrałem" jest czytana.

Rozważając drugi przykład (rysunek 5, b), widzimy, że wykres wektorowy emf uzwojenia pierwotnego jest skonstruowany w taki sam sposób jak w poprzednim przykładzie. Przy konstruowaniu wektorów wykres siły elektromotorycznej w uzwojeniu wtórnym Należy pamiętać, że przy połączeniu w trójkąt i liniowe SEM fazy pokrywają zarówno co do wielkości i kierunku.

Konstruujemy wektor emf fazy c, kierując go równolegle do wektora C uzwojenia pierwotnego. Koniec fazy (z punktu) jest połączony z początkiem fazy B, tak ze na koniec wektora do przeprowadzenia fazy B SEM wektor równoległy do ​​wektora V. koniec fazy B jest połączona z fazą rozruchu, a więc od zakończenia wektora B (punkty na) Faza prowadzenia i wektor EMF równolegle do wektora A. W wynikowym zamkniętym trójkącie abc, wektor ab jest liniowy emf   Eb. Dodając wektor Eab do punktu A, widzimy, że jest on przesunięty względem wektora EAB o 30 ° w kierunku przesunięcia. W związku z tym wektor Eab jest opóźniony o 330 ° (30 ° x 11 = 330 °) od wektora uzwojenia wartości siły elektromotorycznej. Tak więc w tym przykładzie grupa uzwojenia 11. Jest to oznaczone jako Y / Δ-11, które brzmi: "gwiazda-trójkąt-jedenaście".

W transformatorze trójuzwojeniowym grupa uzwojeń jest zdefiniowana podobnie; podczas gdy uzwojenia są rozpatrywane w parach: pierwotny i jeden z dwóch pozostałych. Pospolity oznaczenie Yn / Y / Δ - 0 - 11, to należy interpretować w sposób następujący :. "Star pochodzący z obojętnego - gwiazda - trójkąt - Zero - 11" Oznacza to, że uważa transformator trzy uzwojenia uzwojenie połączone w gwiazdę BH wychodzącego z punktu zero, CH uzwojenia - w gwiazdę uzwojenie LV - trójkąt grupy złożonej BH i CH uzwojenia - zerowa uzwojenia SN i NN - 11.

Rozważaliśmy tylko dwa związki z grupy - 0 i 11. Zmiana oznaczenia Wszystkie (według notacji ruchu kołowego), można uzyskać inne grupy od 1 do 10. Jednak te grupy nie znaleźć dystrybucję i niezwykle rzadkie. W języku rosyjskim znormalizowane tylko trzy grupy: Y / Y - 0, Y / Δ - dla transformatorów trójfazowych 11, I / I - 0 - dla transformatorów jednofazowych.

Referencje

1. i inne Elektrotechnika.,: Proc. podręcznik dla uniwersytetów. - Moskwa: Energoatomizdat, 2007. - 528 str., Ill.

2., Nemtsov: Proc. podręcznik dla uniwersytetów. - 4 wyd., Pererab. - Moskwa: Energoatomizdat, 2009. - 440 str., Ill.

3. Podstawy elektroniki przemysłowej: Podręcznik dla nieelektrotechniki. spec. uniwersytety, M. Knyazkov, E. Krasnopolsky, Ed. . - 3 ed., Pererab. i dodatkowe. - M.: Szkolnictwo wyższe. shk., 2006. - 336 p., źle.

4. Elektrotechnika i elektronika w 3 książkach. Ed. Zarezerwuj 1. Obwody elektryczne i magnetyczne. - M .: Szkoła wyższa. - 2006

5. Elektrotechnika i elektronika w 3 książkach. Ed. Kn.2. Urządzenia elektromagnetyczne i maszyny elektryczne. - M .: Szkoła wyższa. - 2007

Trójfazowy prąd zwarciowy    z sieci zasilającej jest określana w kiloamperach wzorem:

gdzie U Н НН - średnie nominalne napięcie międzyfazowe, przyjęte jako podstawa; dla sieci 0,4 kV napięcie podstawowe wynosi 400 V;

Całkowity całkowity opór obwodu do punktu zwarcia trójfazowego, który jest oporem sekwencji bezpośredniej i jest określony przez wzór w milliom:

gdzie R 1Σ jest całkowitą aktywną rezystancją obwodu do punktu zwarcia, mΩ;

X 1Σ - całkowita rezystancja indukcyjna do punktu zwarcia, mΩ.

Całkowita rezystancja czynna obejmuje rezystancję następujących elementów:

Całkowita rezystancja indukcyjna zawiera rezystancję następujących elementów:

Prąd dwufazowy K3jest określana w kilometrach zgodnie z następującą formułą:

,

gdzie jest średnie nominalne napięcie międzyfazowe przyjęte jako odniesienie, V;

oraz - całkowitą sumę rezystancji sekwencji bieżącej i wstecznej, a także, równoważnie, mΩ.

Wyrażenie (19) można zapisać w następujący sposób

=,

gdzie jest impedancja obwodu do pozycji K3 dla zwarcia dwufazowego, mΩ.

,

Jednofazowy prąd zwarciowy jest określony przez formułę:

Całkowita rezystancja czynna i indukcyjna sekwencji zerowej do pozycji K3, odpowiednio, mΩ.

36. Opór cieplny aparatów.

Opór cieplny aparatura elektryczna    nazwana zdolnością do wytrzymania bez uszkodzeń, uniemożliwiającą dalszą pracę, efekt cieplny prądów przepływających przez części przenoszące prąd o zadanym czasie trwania. Charakterystyką ilościową stabilności termicznej jest prąd oporu cieplnego, przepływający przez pewien okres czasu. Najbardziej intensywny jest tryb zwarcia, w którym prądy mogą wzrosnąć kilkadziesiąt razy w porównaniu z prądami znamionowymi, a moc źródeł ciepła może być zwiększona setki razy.

37. Dynamiczna stabilność aparatów

Stabilność elektrodynamiczna   aparat nazywany jest jego zdolnością do stawiania oporu siły elektrodynamiczne   (EDE), które powstały podczas upływu prądów zwarciowych. Ta wartość może być wyrażona bezpośrednio przez wartość amplitudy prądu i din   , w którym naprężenia mechaniczne w szczegółach urządzenia nie przekraczają granic wartości dopuszczalnych lub przez wielokrotność tego prądu w odniesieniu do amplitudy prąd znamionowy. Czasami opór elektrodynamiczny jest oceniany przez bieżące wartości prądu w jednym okresie (T = 0,02 s, f = 50 Hz) po wystąpieniu zwarcia.

38. Kolejność obliczania prądów zwarciowych.

Zwarcie (SC) jest związkiem części przewodzące różnych potencjałów pomiędzy fazami lub obudowy urządzenia lub związanych z podłożem, w sieci elektrycznej lub odbiorników. Zwarcie może wystąpić z różnych przyczyn, na przykład pogorszenia rezystancji izolacji: w wilgotnym lub chemicznie aktywnym medium; z niedopuszczalnym ogrzewaniem lub chłodzeniem izolacji; usterka mechaniczna izolacji. Zwarcie może również wystąpić w wyniku błędnych działań personelu podczas pracy, konserwacji lub naprawy itp.

W przypadku zwarcia ścieżka prądu jest "skrócona", ponieważ porusza się po obwodzie z pominięciem rezystancji obciążenia. Dlatego prąd rośnie do niedopuszczalnych wartości, jeśli moc obwodu nie wyłącza się pod urządzeniem zabezpieczającym. Napięcie nie może zostać odłączone, nawet jeśli istnieje zabezpieczenie, jeśli wystąpiło zwarcie w punkcie oddalonym, a zatem rezystancja obwód elektryczny   będzie zbyt wysoka, a bieżąca wartość z tego powodu nie będzie wystarczająca do uruchomienia urządzenia zabezpieczającego. Ale prąd o takiej wielkości może być wystarczający do stworzenia niebezpiecznej sytuacji, na przykład, aby zapalić przewody. prąd zwarcia produkuje również efekty elektrodynamiczne na elektryczny - przewodów i ich części mogą być zniekształcone przez działanie sił mechanicznych generowanych przez wysokie prądy.

Wychodząc z powyższego, urządzenie do ochrony powinien być dobrany odpowiednio do warunków zwarciowego wartość (elektrodynamicznego stężeniem wskazanym w K), w miejscu ich instalacji. W związku z tym przy wyborze urządzenia zabezpieczającego konieczne staje się obliczenie prądu zwarciowego (TKZ) obwodu elektrycznego. Prąd zwarciowy dla obwód jednofazowy   można obliczyć według wzoru:

gdzie Ikz- prąd zwarcia Uf - napięcie sieci fazy Zp- obwód odporność (pętla) Faza zero ZT - transformator impedancji uzwojenia fazy na stronie niskiego napięcia.

gdzie Rn jest rezystancją jednego przewodu zwarcia.

gdzie ro - rezystywność   przewodnik, L to długość przewodu, S to powierzchnia przekroju przewodu.

Xp jest rezystancją indukcyjną jednego przewodu zwarcia (zwykle 0,6 oma / km).

Napięcie zwarcia transformatora (w% Un):

Stąd impedancja uzwojenia fazowego transformatora (Ohm):

gdzie Uкz - napięcie zwarcia transformatora (w% Un) podane jest w książkach referencyjnych; Un- napięcie znamionowe    transformator, prąd znamionowy transformatora - są również pobierane z katalogów.

Obliczenia są wykonywane na etapie projektowania. W praktyce już istniejące urządzenia   jest to trudne ze względu na brak danych wejściowych. W związku z tym, przy obliczaniu prąd zwarciowy w większości przypadków może być stosowany rezystancji uzwojenia fazowe ZT transformatora wynosi 0 (wartość rzeczywista ≈ 1 ∙ 10-2 Ohm), a następnie:

Te formuły są odpowiednie dla idealnych warunków. Niestety, nie biorą pod uwagę takich czynników, jak skręcanie itp., Które zwiększają aktywny składnik łańcucha Rn. Dlatego tylko natychmiastowy pomiar rezystancji pętli "zero fazy" może dać dokładny obraz.

39. Prąd zadziałania, aktualna nastawa, prąd wyłączający wyłącznika.

Zwolnij

Prąd płynący przez cewki wyzwalacza powoduje wyłącznik do wyłączania maszyny w szybkim i znacznym nadmiarem ponad prądu znamionowego wyłącznika, który zwykle występuje w trakcie zwarcia w okablowaniu być chronione. Zwarcie odpowiada bardzo szybko rosnącemu prądowi wysokiemu, który jest brany pod uwagę przez urządzenie uwalnianie elektromagnetyczneUmożliwiając natychmiastową wpływa na mechanizm wyzwalający wyłącznika z szybkim wzrostem prądu przepływającego przez cewki uwalniania cewki. Prędkość robocza uwolnienia elektromagnetycznego jest mniejsza niż 0,05 sekundy.

Wartość zadana    Prąd na skali jest oznaczony przez fabrykę; w tabeli, wszędzie, z wyjątkiem specjalnie określonych przypadków, jest wskazywany jako procent prądu znamionowego wyzwalacza. Pomiędzy dolną i górną granicą wskazaną na skali ustawienia są płynnie regulowane.

Clipping enastępnie minimalna wartość prądu, która powoduje natychmiastowe działanie maszyny).

Cel i warunki konstruowania diagramów wektorowych.Aby zrozumieć warunki pracy przekaźnika, wygodnie jest wykorzystać diagramy wektorowe napięć i prądów. Jako podstawę do budowy diagramów wektor następujące założenia przyjęte: Aby uprościć uważane początkowy moment usterek na linii energetycznych o mocy jednostronnej bez obciążenia (Rysunek 1.3, a); w celu uzyskania rzeczywistego kąta przesunięcia fazowego między prądem a napięciem brane pod uwagę nie tylko spadku napięcia na indukcyjnego, ale aktywny opór R usterki obwodu; Układ elektryczny zasilający miejsce zwarcia zostaje zastąpiony przez jeden równoważny generator z fazowym emf EA, EW, EC, reprezentujący symetrię i równowagę *1   układ wektorów, dla których konstruowane są wektory prądów i napięć.

W celu uproszczenia wykresów błędów metalicznych, w których odporność na styk w punkcie błędu RP = 0. Dla kierunku dodatniego prądów prinimaetsyaih kierunek od sieci do uszkodzenia, odpowiednio określany jako dodatni pól elektromagnetycznych, przy czym spadek napięcia, który kierunki odpowiadają kierunku dodatni prąd zwykle brane pod uwagę.

Schemat wektorowy   przy zwarciu trójfazowym.   Na rysunku 1.4, a   pokazano linię przesyłową, na której w punkcie tym nastąpiło metaliczne zamknięcie trzech faz K.   Konstrukcja diagramu wektorowego (ryc. b) zaczyna się od fazy emf EA, EW, EC. Pod działaniem fazowych emfów prąd zwarciowy pojawia się w każdej fazie:

Gdzie EF   - fazowa EMF systemu; ZC,Gt;XC;ZL.K,RL.K,XL.K   - rezystancja systemu i uszkodzonego odcinka linii energetycznej (rys. 1.4, a).

Prądy Iak =IВк =IСк =Ik   mieć przesunięcie fazowe w stosunku do odpowiedniego emf:

Rys.1.4. Zwarcie trójfazowe: a   - schemat; b   - wektor wykresów prądów i napięć

  Napięcia w punkcie Do   są równe zero: UAk = UBk = UCk = 0. Napięcia fazowe w miejscu instalacji RZ, w punkcie P   (Rys.1.4, a), UAP =JaAkRL.K +j JaAkXL.K   są określone na wykresie (ryc. b) jako suma spadków napięcia w rezystancji czynnej JaAkRL, która pokrywa się w fazie z wektorem JaAkoraz w reaktancji JaAkXL, przesunięte o 90 ° w stosunku do JaAk. Podobnie wektory U BPi U CP. Moduły (wartości bezwzględne) U AP, U BP,U CP   mają te same wartości, każdy z tych wektorów wyprzedza prąd fazy o tej samej nazwie pod kątem φк =arctg (XL.K /RL.K). Do linii transmisji 35 kV, kąt ten wynosi 45 - 55 °, 110 kV - 60-78 °, 220 kW (jeden drut w fazie), - 73-82 °, 330 kW (dwa przewody na fazę) - 80-85 °, 500 kV (trzy przewody w fazie) - 84-87 °, 750 kV (cztery przewody w fazie) - 86-88 °. Większa wartość φк   odpowiada większemu przekrojowi drutu, ponieważ im większy przekrój, tym mniejszy R.

   Wśród powyższych schematach trójfazowych zwarcia w następujący sposób: 1) Schemat wektora prądu i napięcia są symetryczne i zrównoważone, ponieważ nie są one składnikami i negatywne zerowej; 2) zwarciu trójfazowemu towarzyszy gwałtowny spadek wszystkich napięcia fazowe   (zarówno w miejscu usterki, jak i blisko niego). W wyniku tego K (3)   jest najbardziej niebezpiecznym uszkodzeniem dla stabilności równoległej pracy sieci energetycznej i odbiorców energii elektrycznej.

Zwarcie dwufazowe.   Na rysunku 1.5 a   Metalowe zwarcie między fazami W   i C   LEP. Pod działaniem siły elektromagnetycznej międzyfazowej EMU   (Rys.1.5, a) występują prądy zwarciowe IВк iIСк.

Ich wartości są określone przez formułę IK (2) = EBU / 2ZF,   gdzie 2 ZF   - impedancja bezpośredniej sekwencji dwóch faz ( 2 ZF =ZV +ZС). Prądy w błędnych fazach są równe pod względem wartości, ale są przeciwne w fazie, a prąd w nieuszkodzonej fazie wynosi zero (gdy obciążenie nie jest brane pod uwagę):

Prąd zerowy (NP) przy K (2)   Od sumy prądów trzech faz Ja A +Ja B +Ja C = 0.

Do. Na rysunku 1.5 b   fazowe EMF i EMF pomiędzy uszkodzonymi fazami są skonstruowane ESłońce. Wektor prądu zwarciowego JakV   pozostaje w tyle za emfem tworzącym to

Napięcie nieuszkodzonej fazy A   jest taki sam w dowolnym punkcie sieci i jest równy fazie emf: U A =E A. Ponieważ napięcie międzyfazowe przy metalicznym zwarciu w punkcie zwarcia U BCк =U Bk - U DW= 0, a następnie:

Tj. Napięcia fazowe uszkodzonych faz w punkcie zwarcia są równe wartości bezwzględnej i pokrywają się w fazie.

Ponieważ napięcia fazowe dla zwarcia dwufazowego nie zawierają składników NP, w każdym punkcie sieci musi być spełniony następujący warunek:

Biorąc pod uwagę, że w miejscu usterek U BK =U CKi U AK =E A,znajdziemy

  (1.3b)

W konsekwencji, w miejscu zwarcia napięcie każdej uszkodzonej fazy jest równe połowie napięcia nieuszkodzonej fazy i przeciwnie do niej w znaku. Na diagramie wektorowym U AK   pokrywa się z wektorem E Ai wektory U BK   i U CK-   są sobie równe i są przeciwne w fazie do wektora E A.

Wektor wykres w punkcie P   pokazano na rys. 1.5, w. Bieżące wektory pozostają niezmienione. Naprężenia faz W   i C   w punkcie P   są równe:

Im dalej punkt P   jest daleko od miejsca winy, więcej napięcia: U BSR= U BP– U SR U AP= E A. Aktualny wektor Ja BP   opóźnienie w stosunku do napięcia międzyfazowego U BCP   pod kątem φк =arctg(XL/ RL) .

Zwarcie dwufazowe ma dwie cechy:

1) wektory prądów i napięć tworzą asymetryczny, ale zrównoważony układ, który wskazuje na brak elementów NP. Obecność niewyważenia wskazuje, że prądy i napięcia mają ujemne składowe sekwencji (OD) wraz z linią prostą;

2) napięcia fazowe, nawet w miejscu zwarcia znacznie większy od zera tylko jednej fazy do fazy napięcia zmniejsza się do zera, a dwie inne wartości 1,5 UF. Dlatego zwarcie dwufazowe jest mniej niebezpieczne dla stabilności EPS i konsumentów energii elektrycznej.

Zwarcie jednofazowe (K (1)). Zwarcie doziemne jednej fazy powoduje wystąpienie tylko prądu zwarciowego sieci elektryczne   110 kV i więcej, współpracując z nieumiejętnymi uziemionymi transformatorami neutralnymi. Charakter prądów i napięć pojawiających się przy tego rodzaju uszkodzeniach fazy A, wyjaśnia rysunek 1.6, a.

Prąd zwarciowy Iak   wywołane przez emf EA, przechodzi przez uszkodzoną fazę ze źródła zasilania G   i wraca z powrotem do ziemi przez uziemiony neutralny N   transformatory:

(1.5)

Rys.1.6. Błąd jednofazowy:

a -   schemat; diagramy wektorowe prądów i napięć w lokalizacji zwarcia ( b) i w miejscu przekaźnika P (w), prądy ( g) i stresy ( d) symetrycznych komponentów w miejscu zwarcia

Indukcyjne i aktywne opory w tym wyrażeniu odpowiadają pętli fazy i różnią się od wartości rezystancji fazowych dla zwarć międzyfazowych. Wektor JaAk   pozostaje w tyle wektor emf EA   pod kątem   W nieuszkodzonych fazach nie ma prądów.

Uszkodzone napięcie fazowe A   w punkcie Do   UAC = 0 .   Napięcia nieuszkodzonych faz *2 W   i C   równy emf tych faz:

(1.6)

Schemat wektorowy lokalizacji zwarcia pokazano na rys. 1.6, b. Napięcia międzyfazowe U ABK =U BK; U BCK =U BK-U CK;U CAK =U CK.

Geometryczne sumy prądów i napięć fazowych są następujące:

Dlatego jest oczywiste, że prądy fazowe   a napięcia zawierają składniki IR:

Wektor Ja0 K   zbiega się w fazie z Ja AK   wektor U0 K   przeciwieństwo fazy E A   i jest równa 1/3 normalnej (do KZ) wartości napięcia uszkodzonej fazy A:

U0 K = - 1/3E A = -1/3U AN. Aktualny Ja0 K   przewyższa napięcie U0 K   o 90 °.

Wektor wykres w punkcie P   dla K (1) pokazano na rys. 1.6, w. Prąd fazowy A   pozostaje niezmieniony. Uszkodzone napięcie fazowe

Wektor U AP   jest przed JaAk   pod kątem φк =arctg (Xl (1) /Rl (1)).

Napięcia nieuszkodzonych faz W   i C   nie zmieniaj: U BP =E B; U CP =E C. Napięcia międzyfazowe UABPUACP   i zwiększ. Wektory Ja0 P   i U0 P   są równe:

Jak wynika ze schematu, U oP U oKmodulo i przesunięcia fazowe ze względu na obecność aktywnego oporu RKP (1)   (faza-ziemia). Zwracamy uwagę na niektóre cechy diagramów wektorowych (rys. 1.6, b   i w):

1) prądy i napięcia fazowe tworzą asymetryczny i niezbalansowany układ wektorów, który wskazuje na obecność, oprócz bezpośrednich elementów OP i NP;

2) napięcia międzyfazowe w punkcie Do   większa niż zero, obszar trójkąta utworzonego przez te napięcia różni się od zera. Jednofazowe zwarcie jest najmniej niebezpiecznym rodzajem uszkodzenia pod względem stabilności EPS i działania konsumentów.

Dwufazowy zwarty do ziemi   (K (1,1)). Ten rodzaj zwarcia może również wystąpić tylko w sieci z zabójczym obojętnym (patrz ryc.1.2, g). Schemat wektorowy zwarcia doziemnego na ziemi dwóch faz przedstawiono na rys. 1.7 dla punktów Do   i R.

Pod działaniem emf EW   i EC   w uszkodzonych fazach W   i C

Przepływy prądu JaVk   i JaSk   zamknięcie przez ziemię:

(1.8)

W fazie nieuszkodzonej nie ma prądu:

Suma prądów wszystkich trzech faz w odniesieniu do (1.8) i (1.9) nie jest równa zero: JaAk +JaBk +JaCc =JaK (3) = 3Ja0 , całkowite prądy zawierają komponent TM.

W miejscu zwarcia napięcia uszkodzonych faz W   i C, zamknięte do ziemi, są równe zeru: UBK =UCK = 0.   Napięcie pomiędzy uszkodzonymi fazami wynosi również zero: UBCK = 0. Napięcie nieuszkodzonej fazy UAK   pozostaje normalny (jeśli zaniedbamy indukcję z prądów JaVk   i JaSk). W punkcie Do   trójkąt napięcia międzyfazowego (rys. 1.7, w) jest konwertowany na linię i napięcia międzyfazowe między fazami uszkodzoną i nieuszkodzoną U AB   i U CA   zmniejszyć napięcie fazowe U AK.. Schemat prądów i napięć dla punktu P   jest zbudowany na rys.1.7, b.

W związku ze wzrostem naprężeń UBP   i UCP   wzrastają napięcia międzyfazowe, wzrasta pole trójkąta napięć międzyfazowych, a napięcie napięcia spada:

   Ryc. 1.7. Dwufazowe zwarcie do ziemi:

a - schemat; diagramy wektorowe prądów i napięć w miejscu uszkodzenia i w miejscu przekaźnika P (b); napięcie szczątkowe i fazowe w miejscu zwarcia ( w) i na miejscu P (g)

Diagramy wektorowe dla dwufazowych zwarć doziemnych mają następujące cechy:

1) prądy i napięcia są asymetryczne i niezrównoważone, co powoduje pojawienie się, oprócz bezpośrednich składników NP i OP;

2) z powodu gwałtownego spadku naprężeń w miejscu uszkodzenia, ten rodzaj uszkodzenia po K (3) jest najcięższy ze względu na stabilność systemu energetycznego i konsumentów energii elektrycznej.

Podwójne zwarcie doziemne (K (1)).   Podobny błąd występuje w sieci z izolowanym punktem zerowym lub uziemionym przez reaktor tłumienia łuku. Podwójne zamknięcie oznacza zwarcie doziemne w dwóch fazach w różnych punktach sieci (K1   i K2   na rysunku 1.8). Pod wpływem różnicy emf uszkodzonych faz EW-EC   w fazach W   i C   prądy K3 powstają JaVk   i JaSk, zamykając się przez ziemię w punktach K1   i K2.   W tych punktach i uszkodzonych fazach prądy są równe pod względem wartości i przeciwne w fazie: JaBq =- JaSk; nieuszkodzony prąd fazy A JaAK = 0.

Schemat wektorowy prądów między zasilaczem a najbliższą lokalizacją zwarcia (pkt K1) będą takie same jak dla zwarcia dwufazowego bez uziemienia (patrz § 1.3, ryc. 1.5). Suma prądów fazowych w tej sekcji wynosi zero ( JaAk +JaBq =JaCc = 0), zatem w prądach fazowych nie ma składników TM.

Na odcinku linii energetycznej między punktami zwarcia doziemnego K1   i K2   w warunkach jednokierunkowego zasilania prąd zwarciowy przepływa tylko w jednej fazie (faza W   na Rys.1.8), tj. w taki sam sposób, jak w przypadku zwarcia jednofazowego (patrz rozdział 1.3). Schemat wektorowy sumarycznych prądów i napięć na tym odcinku jest analogiczny do wykresu dla zwarć jednofazowych (patrz rys. 1.6, b Indukcja wzajemna EMF zwiększa napięcie nieuszkodzonych faz i zmniejsza kąt przesunięcia fazowego między nimi (0 Δ E   nie jest brane pod uwagę.

W przypadku zwarć jednofazowych naruszona jest symetria prądów i napięć układu trójfazowego. zastąpiony przez trzy symetrycznie trójfazowego zwarcia zwykle symetryczne składniki różnych sekwencji w oparciu o metodę symetrycznych elementów asymetrycznych jednofazowe zwierającego. Prąd zwarcia jednofazowego składa się z trzech komponentów - linii prostej (I 1), sekwencji zwrotnej (I 2) i zerowej (I 0). Elementy oporowe również składać się z prostych rezystancji (R 1, X 1, Z 1), do tyłu (R 2, X 2, Z2) i sekwencję zero (R 0 X 0, Z0). Oprócz bezpośrednich maszyn elektrycznych oporowych i odwrócenie sekwencji elementów są równe (R 1 = R 2, X 1 = X 2) i stanowią ich wartości w trójfazowych. Oporność sekwencji zerowej jest zwykle znacznie większa niż odporność sekwencji przedniej i odwrotnej. W praktycznych obliczeniach są one przyjmowane dla kabli trójżyłowych :; dla szyn zbiorczych:   [L.7]; dla linii napowietrznych :; [L.4].

Dla transformatory mocy, mając uzwojenie obwodu połączeniowego D ¤ Y n, rezystancja sekwencji zerowej jest równa oporności sekwencji bezpośredniej. Dla transformatorów mających schemat połączenia uzwojenia, Y Y Y i rezystancje o zerowej sekwencji znacznie przekraczają oporność bezpośredniej sekwencji.

Jednofazowy prąd zwarciowy jest określony:

Tutaj: - średnie napięcie znamionowe sieci, w której wystąpił błąd (400 V); - całkowita wynikowa rezystancja sekwencji zerowej w odniesieniu do punktu uszkodzenia, mΩ.

Wyznaczana jest rezystancja obwodu zwarciowego, mΩ:

Tutaj: - odpowiednik rezystancji indukcyjnej układu zewnętrznego do transformatora zasilającego 6-10 / 0,4 kV, w odniesieniu do stopnia LV, mOhm;

  - rezystancja bezpośredniej sekwencji transformatora obniżającego mΩ;

  - rezystancja reaktora, mΩ;

  - rezystancja szynoprzewodu, mΩ;

  - odporność linie kablowe, mΩ;

  - odporność na linie napowietrzne, mΩ;

  - rezystancja cewek prądowych automatyczne przełączniki, mΩ;

  - rezystancja przekładników prądowych, mΩ;

  - przejściowy opór stałych połączeń stykowych i ruchomych styków, opór przejściowy łuku w punkcie zwarcia, mΩ;

  - zerowa oporność sekwencyjna transformatora obniżającego, mΩ;

  - rezystancja zerowa szyn zbiorczych, mΩ;

  - rezystancja czynna i indukcyjna zerowej sekwencji kabla, mΩ;

  - Oporność zerowej sekwencji linia napowietrzna, mOhm.

Dla danego układu zasilania (rys. 4) wymagane jest określenie wartości prąd okresowy   dla podanych punktów dla zwarcia trójfazowego i jednofazowego (metodą składowych symetrycznych).

Ryc.4. Schemat obliczeń i schemat zastępowania

1. Zgodnie ze schematem obliczeniowym tworzymy obwód zastępczy (ryc. 4).

2. Znajdujemy rezystancję elementów zwarcia we wskazanych jednostkach (mΩ).

2.1. Indukcyjny opór układu zewnętrznego do transformatora zasilającego 10 / 0,4 kV (obwody wysokie napięcie) (jeśli moc zwarciowa po górnej stronie transformatora nie jest znana, można ją zaakceptować).

  ; mOm.

2.2. Aktywna i indukcyjna oporność transformatora zasilającego (rezystancja w sekwencji do przodu i do tyłu:   ,; odporność zerowa po

prawa :,) [L. 7]:

2.3. Rezystancja szyn zbiorczych 0,4kV.

W przypadku płaskich miedzianych szyn zbiorczych o wymiarach 80 x 10 mm (przy średniej geometrycznej odległości między fazami 15 cm), szczególne rezystancje czynne i indukcyjne w prąd przemienny   dla sekwencji bezpośredniej i odwrotnej są równe, [A.6]. Dla sekwencji zerowej [L.7]:

Aktywne i indukcyjne rezystancje trzech szyn zbiorczych 0,4 kV sekwencji bezpośrednich, wstecznych i zerowych:

Całkowite opory wszystkich trzech szyn zbiorczych:

2.4. Aktywna i indukcyjna oporność kabli.

Konkretne rezystancje czynne i indukcyjne pojedynczych kabli sekwencji bezpośrednich, wstecznych i zerowych (instrukcje metodyczne):

Wartości rezystancji czynnych i indukcyjnych kabli:

2.5. Aktywne i indukcyjne rezystancje wyłączników (w tym rezystancja cewek wyzwalających prąd i przejściowe rezystory stykowe) [L.7].

Łączna rezystancja wszystkich automatów:

3. Prąd zwarcia jednofazowego dla punktu "К 1".

Wynikowa rezystancja czynna i indukcyjna obwodu zwarciowego z jednofazowym zwarciem w punkcie "K 1":

Jednofazowy prąd zwarciowy w punkcie "K 1":

4. Trójfazowy prąd zwarciowy dla punktu "K 1".

Wynikowa rezystancja czynna i indukcyjna obwodu zwarciowego z trójfazowym zwarciem w punkcie "K 1":

Trójfazowy prąd zwarciowy w punkcie "K 1":

4. Wytyczne dotyczące obliczania prądów zwarciowych i doboru urządzeń elektrycznych. Ed. B.N. Neklepayev. - Moskwa: Izd. NC ENAS, 2001. - 152 str.

5.Kulikov Yu.A. Przejściowe procesy w układach elektrycznych / Yu.A. Kulikov.- Nowosybirsk: Izd. NSTU, 2002.-283p.

6. Podręcznik dotyczący elektryczności, linii energetycznych i sieci. Ed. Ya.M. Bolshama, V.I. Krupovich, M.L. Samover. Ed. 2, Pererab. i dodatkowe. - Moskwa: Energia, 1974 r. - 696 r.

7. Podręcznik dotyczący projektowania energii elektrycznej. Ed. Yu.G. Barybina i wsp. - Moskwa: Energoatomizdat, 1990. - 576 str.

8. Katalog zaopatrzenia w energię elektryczną przedsiębiorstwa przemysłowe. Pod Stowarzyszeniem. Ed. A.A. Fedorova i G.V. Serbinovsky. W 2 książkach. Zarezerwuj 1. Informacje dotyczące projektowania i obliczeń. - Moskwa: Energia, 1973. - 520 str.

9. Zasady instalacji instalacji elektrycznych. - 6 wyd. - St. Petersburg: Dean, 1999. - 924p.

ZAŁĄCZNIK A